甲烷-叔丁胺-水体系中水合物的生成过程

利用恒压预冷法研究了不同反应物量(30.0,100.0g)、不同压力(2.50,3.50,4.50 MPa)、温度为6℃时无搅拌甲烷-叔丁胺-水体系中水合物的生成过程.实验结果表明,水合物在此体系中的生成形态为浆状;CH4水合反应速率随压力升高而增大;当初始反应物量较少(30.0g)时,甲烷储气量(标准状态下水合物中甲烷与初始反应物的体积比)随压力升高而增大不明显(3.50 MPa时为3.0 mL/mL,4.50 MPa时为3.1 mL/mL),当初始反应物量较多(100.0g)时,甲烷储气量随压力升高反而降低(由2.50 MPa时的5.4 mL/mL变为4.50 MPa时的0.9 mL/mL);反应过程中可能同时生成了纯叔丁胺结构的Ⅵ型和甲烷/叔丁胺结构的Ⅱ型两种水合物,且Ⅵ型与Ⅱ型量比在反应后期比前期大;甲烷与浓度为9.3%(mol)的叔丁胺溶液生成的水合物中甲烷储气量较低(最高5.4 mL/mL).通过分析甲烷-叔丁胺-水体系中水合物的生成过程,认为其可能包括反应分子接触聚集、水合物骨架形成和水合物晶体增长等3个步骤.     

3A型分子筛对四氢呋喃水合物分解的影响

在常压下,将粉碎并筛分后的成型3A分子筛粉加入四氢呋喃-水（二者质量比为19：81）体系中,然后将体系温度从室温降低到零下5度,等水合物形成后将体系温度回升,用显微镜观察四氢呋喃水合物的生成及分解过程,并与未加3A分子筛的体系进行比较。结果发现,THF水合物的分解过程可以分为大概2个阶段,即客体分子脱离区和晶体分解区;同时,3A分子筛的加入能够显著降低四氢呋喃水合物的分解温度,降低的幅度约为0．6℃。     

气体水合物蓄冷主要影响因素实验研究

在一台可视化蓄冷槽容积达0.16m3的蓄冷实验系统上进行了HCFC-141b水合物蓄冷实验研究.结果表明:促晶扰动在水合物生成中至关重要,即使在较高温度,只要连续促晶水合物也能生成;冷媒流量越大,冷媒温度越低,水合物越容易生成,蓄冷量也越大;喷淋作用和反应历史的作用对水合物结晶温度和蓄冷量影响不大.     

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文章利用新建立的实验台研究了十二烷基硫酸钠（SDS）和烷基多糖苷（APG）对天然气水合物形成过程的影响。表面活性剂可促进天然气在水中的溶解，从而提高水合物的形成速度。根据表面活性剂对天然气水合物形成耗气量的影响，实验表明十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷在水合物形成体系中的临界胶束浓度分别为300 ppm和500 ppm。在临界胶束浓度表面活性剂溶液体系中，实验结果表明微量的表面活性剂减少了水合物形成诱导时间，提高了水合物形成速度和水合物形成的耗气量，并使水合物在静止系统中快速生长。混合表面活性剂可进一步提高水合物的形成速度，但不利于提高水合物形成的耗气量。     

多孔材料中甲烷水合物生成的传热数值模拟研究

水合物储运(NGH)是近几年发展起来的天然气储运技术,已具备实现工业化的潜力。但水合物的生长是传质传热控制的反应,因此在放大实验中存在诸多不确定因素。针对该问题,对水合物反应器中多孔材料内甲烷水合物生成传热过程建立了基于化学反应动力学和多孔材料内传质传热的甲烷水合物生成传热数学模型,可用于计算反应器内水合物生成分布和热量分布,指导水合反应器的设计和优化。通过模拟与实验数据对比验证了该模型的可靠性,并对使用了不同热导率填料的水合反应过程进行数值模拟。结果显示,模拟值与实验值的绝对平均相对误差小于6%,生成传热模型准确性高;在水合反应过程中,热量传递是影响水合物生成速率的关键因素之一。导热不良时,易在水合物生成中心部分形成局部过热,对水合物生长造成热抑制。在进行水合物生成放大实验时,应特别注意反应器内部的热量控制。     

水平井高效开采Class 3天然气水合物研究

中国目前所发现的水合物藏缺乏下伏流动层,比较接近有上、下盖层的Class 3水合物,业内对其开采的经济性和能效比有质疑且相关研究成果鲜见。为此,采用HydrateResSim模拟水平井加热减压联合开采Class 3水合物,研究了其开采的能效比、气水比、采收率等参数。首先定义水合物开采所获得的天然气的热值和水合物开采过程输入物藏热量之比为水合物开采的能效比（EER）,采用能效比对水合物开采过程进行评价;然后,设定开采井的温度为42 ℃,在0.2 p₀（p₀为水合物藏初始压力,1.383×10⁷ Pa）、0.5p₀、0.8p₀3种压力条件下进行水平井加热减压联合开采模拟。结果发现：①开采前期能量消耗大,产水量多;②只有在0.2p₀、42 ℃条件下,气水比长期大于100,采收率在50%左右,同时,EER达到188;③而0.5p₀和0.8p₀条件下的开采指标较0.2p₀小很多。进一步分析0.2p₀、42 ℃条件下水合物开采过程中井内热流数据,得到加热只分解了5.28%的水合物,其他大量水合物由减压驱动力分解,因而能效比较高。结论认为：水平井加热减压联合的方法能够高效开采Class 3水合物。     

醇组元物系间歇精馏分离实验研究

根据间歇精馏塔特点,对塔的基本特性进行初步研究,得出气液负荷与压降、气体流量与持液量的关系,同时确定了一定条件下的理论板数与动能因子之间的关系．在此基础上,选择最佳的操作条件对乙醇、正丙醇、正丁醇物系进行分离实验研究,结果表明：对于小批量的醇组分物系分离,采用间歇精馏的分离方式,可以达到乙醇收率87％．     

LNG卫星气化站冷能利用技术

我国LNG产业的迅猛发展和天然气管网基础建设的相对落后,使得LNG卫星气化站成为各地主要用气来源之一,其冷能利用受到了越来越多的关注。为此,对LNG冷能的利用方式及工艺进行了研究,论述了LNG卫星站冷能利用项目的特点及其关键的实施技术,开发出了LNG冷能开质低温火用发电工艺,提出了福建德化LNG卫星站冷能利用总体原则流程,结果表明输气规模为16×10⁴ m³/d的LNG卫星气化站其LNG所蕴含的冷能可发电200×10⁴ kWh/a,同时可供1 500 t、10 000 m³果蔬保鲜库、800 m²室内滑冰场、4 500 m²供冷面积冷水空调项目的用冷需要,整个项目年节电效益达600万元人民币。     

水合物法捕集烟气中CO_2的新拟合热力学模型

水合物法捕集烟气中的CO_2具有能耗低、操作简便和有利于后续CO_2储存利用的优点,为了降低多级水合反应累计的总误差,建立准确的热力学模型就显得尤为重要。为此,基于vdW-P+CPA模型,考虑了CO_2与H_2O之间的相互缔合作用,重新拟合了热力学模型中的参数。首先将H_2O与CO_2的能量参数α~(0.5)分别拟合为[1-(T/Tc)~(0.5)]的三次函数与一次函数,然后基于与温度相关的二元交互作用参数(k_(ij)),将vdW-P模型中Langmuir吸收系数的计算参数重新拟合。研究结果表明:①新拟合的热力学模型在预测饱和液相密度时,H_2O与CO_2的平均绝对误差分别由1.84%降至0.08%、由4.06%降至2.09%;②在预测纯CO_2与纯N_2生成水合物的相平衡压力时,平均绝对误差分别为0.86%与0.82%;③在计算不同组成烟气生成水合物的相平衡条件时,平均绝对误差由15.16%降至5.02%。结论认为,新拟合的热力学模型准确度较高,一定程度上降低了多级水合反应的总累计误差,为水合物法捕集烟气中CO_2的实际应用提供了参考。     

水合物热分解Stefan相变模型解的存在性及Laplace变换求解

天然气水合物热分解Stefan相变模型为二阶抛物线型偏微分方程(组)。开展了水合物热分解Stefan相变模型解的存在性、唯一性论证和Laplace求解方法的探索。演绎了简化的过程、细节的推导：应用微分方程的迭代格式,导出了最大、最小值引理和参数取值范围;通过边界上的交替条件映射对x_n(t)、T_n(x,t)的极限存在性的证明,证实了微分方程解的存在;采用反证法,证明了Stefan微分方程解的唯一性。运用Laplace变换、分离变量和Laplace逆变换法,求得了该Stefan模型的解析解,超越方程的单调性证明了方程解的唯一性。